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等离子加工目录目录核聚变中的等离子体等离子体隐身技术的原理是利用电磁波与等离子体互相作用的特性来实现的，其中等离子体频率起着重要的作用。等离子体频率指等离子体电子的集体振荡频率，频率的大小代表等离子体对电中性破坏反应的快慢，它是等离子体的重要特征。若等离子体频率大于入射电磁波频率，则电磁波不会进入等离子体．此时，等离子体反射电磁波，外来电磁波仅进入均匀等离子体约2mm，其能量的86%就被反射掉了。但是当等离子体频率小于入射电磁波频率时，电磁波不会被等离于体截止，能够进入等离子体并在其中传播，在传播过程中．部分能量传给等离子体中的带电粒子，被带电粒子吸收，而自身能量逐渐衰减。等离子隐形技术扩展宇宙中90％物质处于等离子体态星云极光闪电太阳表面美国宇航局提供的照片-----南极上空的椭圆形极光一、等离子等离子体是物质三态（气液固）之外的第四种可能状态，等离子体是高温电离的气体，它由气体原子或分子在高温下获得能量电离之后，离解成带正电荷的离子和带负电荷的自由电子所组成，整体的正负电荷数值仍然相等，因此称为等离子体。广义的讲它是包含等量高密度正、负带电粒子的物质体。宇宙中绝大多数的物质是由等离子体构成的，带等量空穴和电子的半导体材料，带有正负电荷的电解液；通常我们讨论的等离子体是包含了等量正负带电粒子的电离气体。等离子体人们对目前称之为等离子体态物质的认识可以追溯到1879年威廉克鲁克斯（WilliamCrookes）对真空放电管的研究。当时它被实验者叫做“radiantmatter”。接着，1897年英国物理学家SirJ.J.Thomson对真空放电管的性质进一步研究，并把其中产生的物质叫阴极射线“cathoderay”。到1928年，由艾瓦尔.朗谬尔（IrvingLangmuir）将放电管中的电离气体最终命名为等离子体，距今已有80多年了一、当作用于气体的电场强度超过临界值时就会发生气体放电现象，这时气体就从绝缘态变为导电态，放电形式与气体的压力和电流密度有着重要的关系。低气压小电流密度下的放电称为辉光放电，大气压或更高气压下的大电流放电称为电弧放电。气体放电的基本内涵是放电中的带电粒子在电场的作用下，气体就从绝缘态变为导电态即物质的第四态—等离子态等离子体一、等离子等离子体二、等离子性质二、等离子的性质等离子体性质123宏观上是呈电中性振荡性等离子体中的电子在自身惯性作用和正负电荷分离所产生的静电恢复力的作用下发生的简谐振荡鞘层现象等离子体和约束其的壁之间聚集的正电离子和电场叫做鞘层等离子体科学在能源、材料、信息、环保、国防、微电子、半导体、航空、航天、冶金、生物医学、造纸、化工、纺织、通讯等领域有广泛的应用。日常生活中：日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器；工业应用：等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处理；高技术应用：托卡马克、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波器件、离子源、强流束、飞行器鞘套与尾迹。人造等离子体三、等离子加工基本原理一、等离子体定义等离子体等离子体加工气体在高温下离解成正离子及自由电子，整体仍旧保持电中性，这种高温电离气体称为等离子体。利用电弧放电使气体电离成过热的等离子态气流，靠局部熔化及汽化去除材料的工艺方法称为等离子体加工三、等离子体加工三、等离子加工等离子具有极高能量的原因形成等离子弧需要通过电弧压缩的办法将钨机缩入到喷嘴的内部，并将压力、流量一定的离子气通入到水冷喷嘴中去，电弧被强迫通过喷嘴孔道之后，便会形成能量和温度都比较高的等离子弧电源割枪主体保护罩喷嘴距离冷却水钨电极工质气体等离子体电弧保护气体屏切缝宽度(约为喷嘴直径的两倍)等离子加工等离子具有极高能量的原因（1）机械压缩作用：电弧的弧柱被迫通过细孔道的喷嘴，使弧柱截面的压缩变细，而不能自由扩大。（2）热收缩作用：电弧通过水冷的喷嘴，同时又受到外部不断送来的高速气流（如氮气，氩气）的冷却，这样弧柱外围受到强烈的冷却作用，使外围的电离度大大减弱，电弧电流只能从弧柱中心通过，电弧弧柱近一步被压缩。电源割枪主体保护罩喷嘴距离冷却水钨电极工质气体等离子体电弧保护气体屏切缝宽度(约为喷嘴直径的两倍)等离子加工等离子具有极高能量的原因（3）磁收缩作用：带电粒子在弧柱内的运动，可以看成是电流在一束平行的“导线”内移动，由于这些“导线”自身磁场所产生的电磁力，使这些”导线“相互吸引，从而产生磁收缩效应。由于上述两种效应使电弧中心的电流密度应经很高，使得磁收缩作用明显增强，从而使电弧更进一步的受到压缩。电弧在以上的三种压缩的作用之下，弧柱截面很细，温度很高，弧柱内的气体也得到了高度的电离，形成稳定的等离子弧。电源割枪主体保护罩喷嘴距离冷却水钨电极工质气体等离子体电弧保护气体屏切缝宽度(约为喷嘴直径的两倍)(1)温度高、能量集中(2)有高的导电和导热性能(3)具有较大的冲击力(4)比一般电弧稳定(5)各项有关参数的调节范围广等离子弧的特点四、等离子体加工应用等离子加工等离子加工应用等离子弧喷涂等离子弧切割等离子焊接321等离子体射流主要用于各种材料的喷涂及热处理等离子体电弧主要用于金属材料的切割，加工及焊接等离子加工等离子弧喷涂等离子喷涂等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。等离子涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法。等离子加工等离子弧喷涂等离子喷涂设备主要有：整流电源、控制柜、喷枪、送粉器、循环水冷却系统、气体供给系统等，他们相互配置如下图。另外，等离子喷涂所需要的辅助设备有：空气压缩机、喷涂机械手、工作台和喷砂设备等。等离子加工等离子弧喷涂(1)可以获得各项性能的涂层。由于等离子喷涂火焰温度极高、速度极快，几乎可以熔化并喷涂任何材料，形成的涂层具有结合强度较高、孔隙率低且喷涂效率高、使用范围广等优点，故在航空、冶金、机械、机车车辆等方面得到广泛的应用，在热喷涂技术中等离子喷涂占据着最重要的地位。(2)涂层平整光滑，可精确控制厚度(3)涂层孔隙率低，结合度高，涂层孔隙率可控制在1%～10%，结合强度可达60～70MPa。(4)涂层氧化物和杂质含量少，与电镀、电刷、渗碳、渗氮相比，等离子喷涂层更厚、更硬、更具防腐效果。(5)喷涂过程对基体的热影响小，基体组织不会发生变化。工件受热温度可控制低于250℃，因此也可在塑料、油漆、玻璃、石棉布等非金属材料上喷涂。等离子弧切割以压缩空气为工作气体,以高温高速的等离子弧为热源、将被切割的金属局部熔化、并同时用高速气流将已熔化的金属吹走、形成狭窄切缝。等离子弧切割这种切割方法将压缩的空气直接通入喷嘴，经过电弧加热分解出氧，未分解的空气以高速冲刷割口，分解出的氧与切割金属产生强烈的化学放热反应，加快了切割速度，充分电离的空气等离子弧的热焓值很高，能量集中（能量密度可达105-106W/𝑐𝑚2），因而电弧的热量大，温度高（弧柱中心可达18000-24000K以上），焰流速度大（可达300m/s以上）、电弧挺度好等优点。因此其切割速度高、切割质量好（切口平直、变形小、热影响区小），特别适宜于切割30mm以下的碳钢，也可以切割不锈钢、铜、铝及其他材料。等离子弧切割计算机技术的飞速发展推动了数控技术的更新换代,而这也日益完善了数控等离子切割的高精、高速、高效功能。可以预见,我国的数控切割机的市场需求仍将以数控等离子切割机为主。与此同时,国外广泛应用的大型水下等离子切割、精细等离子切割等先进切割设备在我国的市场需求量呈逐年上升趋势等离子焊接等离子弧焊与TIG焊十分相似，它们的电弧都是在尖头的钨电极和工件之间形成的。但是，通过安置的电极，能将等离子弧从保护气体的气囊中分离出来，随后推动等离子通过孔型良好的铜喷管将弧压缩。通过改变孔的直径和等离子气流速度，可以实现三种操作方式：（1）微束等离子弧焊（30A以下的熔透型等离子弧焊），主要用于超薄件的焊接；（2）熔透型等离子弧焊（15—200A），主要用于薄板0.5—2.5mm的焊接；（3）穿透型等离子弧焊（100—300A），适用于3—8mm的不锈钢、2—6mm低碳钢低合金钢以及铜、黄铜和镍及镍合金的焊接。TIG焊（TungstenInertGasWelding），又称为非熔化极惰性气体钨极保护焊：气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法，其优点是电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣。但在室外作业时需采取专门的防风措施。等离子焊接特点（1）等离子弧焊接的不但在微型等离子弧焊板材厚度方面优势明显，还能够使用涉及到锁孔技术。利用可调频率来对低脉冲焊接电流进行使用，能够对电弧能量进行一定的控制,还可以,统运用进去对执行情况进行同步检测，了解其实际执行情况；（2）通过粉末等离子弧焊对管道以及薄板进行焊接时，具备变形小、热输入小以及焊接速度较快的优点；（3）等离子弧焊接时，锁孔技术的优点还清楚地在板厚达10mm的材料焊接方面体现。等离子焊接应用（1）等离子弧焊接在石油工业中的应用。在机械加工中，焊接是一种非常重要的手段，在石油工业中也非常重要。由于其焊接质量比较高，在液化石油气加工以及管道加工中，已经得到了广泛的运用。比如焊接不锈钢时，利用等离子弧焊接能够单面焊接双面成型，这样不但能够提高焊接的质量还能够提高焊接效率。（2）等离子弧焊接在再造技术中的应用。通过先进技术来修复已经失效的零件的技术便是再制造技术，通过再制造技术能够重复利用零件。现在等离子弧焊接已经出现和发展了六十多年，在实践和研究中技术也得到了快速的发展。（3）在工业生产中应用等离子弧焊接实用非常广泛，特别是在军工、航空航天以及尖端工业技术中，作用更是非常重要。比如焊接飞机中的薄壁容器、焊接钛合金导弹壳体等谢谢